ES2440968T3 - ADSL and 3G traffic aggregation in local gateway environment - Google Patents
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Abstract
Un dispositivo de pasarela (9) para conectar simultáneamente un dispositivo a una pluralidad de redes,incluyendo una red primaria y una red secundaria, dicha red secundaria que es una red de telecomunicacionesmóviles (12), la pasarela que comprende: - una pluralidad de módulos de comunicación (1, 2), cada módulo de comunicación configurado para estableceruna conexión y transferir datos con una red respectiva, el módulo de comunicación que corresponde con la redprimaria que además está configurada para obtener una dirección IP para comunicar con la primera red primaria;y - medios de agregación (3) que comprenden: una unidad de asignación (7) configurada para asignar una dirección IP que es idéntica a la dirección IPobtenida para la conexión establecida de la red primaria a las conexiones restantes; y una unidad de intercambio de datos (8) configurada para intercambiar tráfico de datos a través de las redessimultáneamente.A gateway device (9) for simultaneously connecting a device to a plurality of networks, including a primary network and a secondary network, said secondary network which is a mobile telecommunications network (12), the gateway comprising: - a plurality of modules communication (1, 2), each communication module configured to establish a connection and transfer data with a respective network, the communication module that corresponds to the primary network that is also configured to obtain an IP address to communicate with the first primary network; and - aggregation means (3) comprising: an allocation unit (7) configured to assign an IP address that is identical to the IP address obtained for the established connection of the primary network to the remaining connections; and a data exchange unit (8) configured to exchange data traffic through the networks simultaneously.
Description
Agregación de tráfico ADSL y 3G en entorno de pasarela local ADSL and 3G traffic aggregation in local gateway environment
Campo de la invención Field of the Invention
La presente invención está comprendida dentro del campo de las telecomunicaciones, y más específicamente se refiere a accesibilidad al servicio de datos establecida simultáneamente a través de radio mediante redes móviles y a través de red cableada/fija. The present invention is comprised within the field of telecommunications, and more specifically it relates to accessibility to the data service established simultaneously via radio via mobile networks and through wired / fixed network.
En la tecnología de vanguardia, hay varias soluciones capaces de trabajar tanto con tecnologías móviles como fijas pero todavía, no simultáneamente. 3G y ADSL, las tecnologías preferidas que están desplegadas globalmente, se consideran frecuentemente excluibles. A pesar de esta idea, existen varias soluciones que usan 3G y ADSL en la técnica anterior. No obstante, 3G se emplea meramente como un respaldo de ADSL. In cutting-edge technology, there are several solutions capable of working with both mobile and fixed technologies but still, not simultaneously. 3G and ADSL, the preferred technologies that are deployed globally, are often considered excludable. Despite this idea, there are several solutions that use 3G and ADSL in the prior art. However, 3G is merely used as an ADSL backup.
Como un desarrollo adicional, una compañía llamada Workman Engineering ha fabricado un dispositivo – el “Encaminador Wifi Ivory II” – que combina conexiones a Internet inalámbricas y/o cableadas en uno usando redes independientes con diferentes direcciones IP. La combinación de las dos conexiones se logra multiplexando. As an additional development, a company called Workman Engineering has manufactured a device - the “Ivory II Wifi Router” - that combines wireless and / or wired Internet connections into one using separate networks with different IP addresses. The combination of the two connections is achieved by multiplexing.
Otro ejemplo de la técnica anterior es la US 2008019272, que describe un sistema de multiplexación de tráfico DS1 a través de dispositivos Ethernet cableados e inalámbricos. DS1 es un estándar para transmitir voz y datos. Este documento trata de transmisión de tráfico especialmente usando TDM (multiplex por división en el tiempo) en sistemas Ethernet para transmitir tráfico de voz conjuntamente con tráfico de datos. Another example of the prior art is US 2008019272, which describes a DS1 traffic multiplexing system through wired and wireless Ethernet devices. DS1 is a standard for transmitting voice and data. This document deals with traffic transmission especially using TDM (time division multiplex) in Ethernet systems to transmit voice traffic in conjunction with data traffic.
Las soluciones existentes tratadas anteriormente carecen de flexibilidad. De esta manera sería deseable dotar a los clientes que usan servicios de datos, con un dispositivo que tenga simultáneamente capacidades fijas y móviles. Existing solutions discussed above lack flexibility. In this way it would be desirable to provide customers using data services, with a device that simultaneously has fixed and mobile capabilities.
La GB-2.462.939 se refiere a un sistema de comunicaciones de correo electrónico que tiene una conexión inalámbrica secundaria a Internet, en caso de que la conexión primaria falle. Se proporciona un enlace inalámbrico a un punto de acceso, que encamina los datos recibidos a través de una dirección IP estática pública asociada con el punto de acceso a una dirección IP estática privada. GB-2,462,939 refers to an email communications system that has a secondary wireless connection to the Internet, in case the primary connection fails. A wireless link to an access point is provided, which routes the data received through a public static IP address associated with the access point to a private static IP address.
Un producto comercializado por Draytek como Vigor2955 es un encaminador de banda ancha con una interfaz WAN dual. Se implementa una facilidad de red privada virtual (VPN) de capa de conexión segura (SSL). A product marketed by Draytek as Vigor2955 is a broadband router with a dual WAN interface. A virtual private network (VPN) secure connection layer (SSL) facility is implemented.
Descripción de la invención Description of the invention
La presente invención lograr esta meta estableciendo un procedimiento que permite una dirección IP única para ambas conexiones, fija y móvil. Esto supone que los paquetes se encaminan a través de ambas redes. The present invention achieves this goal by establishing a procedure that allows a unique IP address for both fixed and mobile connections. This means that packets are routed through both networks.
Según la presente invención, hay proporcionado un dispositivo de pasarela para conectar simultáneamente un dispositivo a una pluralidad de redes, incluyendo una red primaria y una red secundaria, dicha red secundaria que es una red de telecomunicaciones móviles, la pasarela que comprende: According to the present invention, a gateway device is provided to simultaneously connect a device to a plurality of networks, including a primary network and a secondary network, said secondary network which is a mobile telecommunications network, the gateway comprising:
- --
- una pluralidad de módulos de comunicación cada módulo de comunicación configurado para establecer una conexión y transferir datos con una red respectiva, el módulo de comunicación que corresponde con la red primaria que además está configurada para obtener una dirección IP para comunicar con la primera red primaria; y a plurality of communication modules each communication module configured to establish a connection and transfer data with a respective network, the communication module corresponding to the primary network which is also configured to obtain an IP address to communicate with the first primary network; Y
- --
- medios de agregación que comprenden: aggregation means comprising:
una unidad de asignación configurada para asignar una dirección IP única obtenida a partir de la conexión establecida de la red primaria a las conexiones restantes usando la dirección obtenida desde dicha conexión establecida; y an allocation unit configured to assign a unique IP address obtained from the established connection of the primary network to the remaining connections using the address obtained from said established connection; Y
una unidad de intercambio de datos configurada para intercambiar tráfico de datos a través de las redes simultáneamente. a data exchange unit configured to exchange data traffic through networks simultaneously.
Según un aspecto adicional de la invención se proporciona un módulo de control para el dispositivo de pasarela que comprende: According to a further aspect of the invention a control module is provided for the gateway device comprising:
- --
- una unidad de detección configurada para calcular, para cada red, los retardos de paquetes y la carga de tráfico de datos; a detection unit configured to calculate, for each network, packet delays and data traffic load;
- --
- una unidad de regulación configurada para regular el tráfico de datos sobre cada red. a regulation unit configured to regulate data traffic on each network.
También es un objeto de la invención un método para agregación de tráfico de datos sobre una pluralidad de redes, dichas redes que incluyen una red primaria y una red secundaria, dicha red secundaria que es una red de telecomunicación móvil, el método que comprende los pasos de: Also an object of the invention is a method for aggregating data traffic on a plurality of networks, said networks including a primary network and a secondary network, said secondary network which is a mobile telecommunication network, the method comprising the steps from:
- --
- establecer una primera conexión a la red primaria a fin de obtener una dirección IP para comunicar con dicha red primaria; establish a first connection to the primary network in order to obtain an IP address to communicate with said primary network;
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- establecer al menos una conexión secundaria que tiene una dirección IP idéntica a la conexión primaria, dicha conexión secundaria que es una conexión sobre la red secundaria, usando la dirección IP obtenida a partir de la conexión de la red primaria; e establish at least one secondary connection having an IP address identical to the primary connection, said secondary connection which is a connection on the secondary network, using the IP address obtained from the connection of the primary network; and
- --
- intercambiar tráfico de datos sobre la red primaria y sobre la red secundaria. exchange data traffic over the primary network and over the secondary network.
Aún otros rasgos de la presente invención son proporcionar un método de detección, para cada red, de si un estado de congestión está próximo a ser alcanzado, y regular el tráfico de datos sobre la redes, mediante una implementación de un mecanismo de ecualización de retardo, a fin de evitar una degradación del rendimiento. Still other features of the present invention are to provide a method for detecting, for each network, whether a congestion state is close to being reached, and regulating data traffic over the networks, by implementing a delay equalization mechanism. , in order to avoid performance degradation.
Como se puede ver, la presente invención se basa en una conexión IP única, la misma para ambas conexiones, cada una que tiene su propio camino para transportar el tráfico. As can be seen, the present invention is based on a single IP connection, the same for both connections, each having its own way to transport traffic.
Esta disposición tiene ventajas sobre la técnica anterior tratada anteriormente debido a que permite que el ancho de banda sea compartido entre diferentes aplicaciones que usan la misma dirección IP pública y se ejecutan sobre diferentes caminos, esto es diferentes redes. Por el contrario, las soluciones de la técnica anterior no emplean una dirección IP única sino una IP por red. Como consecuencia de usar diferentes direcciones IP, el ancho de banda no se puede compartir entre aplicaciones. Los recursos que están disponibles en una conexión no pueden ser reasignados adecuadamente a otra conexión si dichas conexiones tienen diferentes direcciones IP. This arrangement has advantages over the prior art discussed above because it allows bandwidth to be shared between different applications that use the same public IP address and run on different paths, that is, different networks. On the contrary, prior art solutions do not use a unique IP address but an IP per network. As a result of using different IP addresses, bandwidth cannot be shared between applications. The resources that are available on one connection cannot be properly reallocated to another connection if those connections have different IP addresses.
Debido a este hecho, dos conexiones establecidas que usan la misma IP para transmitir y recibir tráfico de datos sobre las respectivas redes, surge un problema en caso de que dichas redes tuvieran diferentes retardos. Esta invención también proporciona un mecanismo de ecualización de dichos retardos. Due to this fact, two established connections that use the same IP to transmit and receive data traffic on the respective networks, a problem arises in case such networks had different delays. This invention also provides an equalization mechanism for said delays.
En aras de la claridad, la descripción aquí se refiere a una conexión fija única y una conexión móvil única, pero la misma invención se puede aplicar en caso de varias redes fijas y varias redes móviles, en las cuales la primera conexión que consigue una dirección IP se define como la conexión primaria. For the sake of clarity, the description here refers to a single fixed connection and a single mobile connection, but the same invention can be applied in the case of several fixed networks and several mobile networks, in which the first connection that achieves an address IP is defined as the primary connection.
Como ejemplo, se consideran los siguientes casos: As an example, the following cases are considered:
- • •
- Conexión primaria: ADSL; otra red: 3G Primary connection: ADSL; other network: 3G
- • •
- Conexión primaria: ADSL; otra red: LTE Primary connection: ADSL; other network: LTE
- • •
- Conexión primaria: ADSL; otra red 3G y LTE Primary connection: ADSL; other 3G and LTE network
- • •
- Conexión primaria: red fija basada en fibra; otra red 3G Primary connection: fixed fiber-based network; another 3G network
- • •
- Conexión primaria: 3G; otra red: LTE Primary connection: 3G; other network: LTE
En el texto que viene el caso ADSL + 3G será el escenario considerado preferido. In the text that comes the case ADSL + 3G will be the scenario considered preferred.
Además, cuando se trata de este planteamiento vale la pena tener en cuenta cómo se manejan los retardos de paquetes. En particular, los rendimientos TCP se pueden ver afectados cuando las redes implicadas introducen retardos de transmisión muy diferentes, como ocurre algunas veces, especialmente cuando las redes son de una naturaleza y arquitectura diferentes como en el caso de redes basadas en móvil y fijo. In addition, when it comes to this approach, it is worth considering how packet delays are handled. In particular, TCP performances can be affected when the networks involved introduce very different transmission delays, as sometimes happens, especially when the networks are of a different nature and architecture as in the case of mobile and fixed-based networks.
Como se indicó anteriormente, también se aborda un mecanismo de ecualización de dichos retardos por la presente invención. Se propone una función específica para manejar, en el protocolo de transporte TCP, los diferentes retardos que pueden sufrir los paquetes. As indicated above, an equalization mechanism of said delays by the present invention is also addressed. A specific function is proposed to handle, in the TCP transport protocol, the different delays that packets may suffer.
Breve descripción de los dibujos Brief description of the drawings
Una serie de dibujos que ayudan a una mejor comprensión de la invención y que están expresamente relacionados con una realización de dicha invención, presentada como un ejemplo no limitante de la misma, se describen más adelante muy brevemente. A series of drawings that help a better understanding of the invention and that are expressly related to an embodiment of said invention, presented as a non-limiting example thereof, are described very briefly below.
La Figura 1 muestra un ejemplo de arquitectura según la presente invención. Figure 1 shows an example of architecture according to the present invention.
La Figura 2 muestra una Arquitectura de red móvil que incluye una GERAN y una UTRAN. Figure 2 shows a mobile network architecture that includes a GERAN and a UTRAN.
La Figura 3 muestra una realización según la presente invención. Figure 3 shows an embodiment according to the present invention.
Una pasarela residencial o local (9) (HG) es un dispositivo de interconexión de red, usado como una pasarela para conectar dispositivos (10) en el hogar a Internet (16) u otra WAN. Por ejemplo, un módem se considera una HG. A fin de entregar tráfico simultáneamente de una forma eficiente a través de múltiples redes, por ejemplo a través de una red basada en fijo como ADSL y una red móvil como 3G o LTE la solución propuesta requiere la pasarela local (HG) que usa una dirección IP pública única para ambas (o todas) de las múltiples redes. Haciéndolo así, cada aplicación cliente TCP conectada a la pasarela local (HG) puede establecer una conexión TCP/IP normal usando un puerto TCP único y la dirección IP cliente. Según un rasgo, la pasarela local (HG) tendrá acceso a dos conexiones con la misma dirección IP fuente, así se pueden usar ambas simultáneamente. A residential or local gateway (9) (HG) is a network interconnect device, used as a gateway to connect devices (10) in the home to the Internet (16) or other WAN. For example, a modem is considered an HG. In order to deliver traffic simultaneously in an efficient way across multiple networks, for example through a fixed-based network such as ADSL and a mobile network such as 3G or LTE, the proposed solution requires the local gateway (HG) using an address Single public IP for both (or all) of the multiple networks. By doing so, each TCP client application connected to the local gateway (HG) can establish a normal TCP / IP connection using a single TCP port and the client IP address. According to one feature, the local gateway (HG) will have access to two connections with the same source IP address, so both can be used simultaneously.
Por otra parte, las redes móviles (22, 23) requieren una identificación de un dispositivo en la red móvil. La unidad de identificación representa un abonado de un servicio en dicha red (este elemento es el SIM en GSM o la UICC en UMTS). On the other hand, mobile networks (22, 23) require an identification of a device in the mobile network. The identification unit represents a subscriber of a service in said network (this element is the SIM in GSM or the UICC in UMTS).
Entonces en la red de transporte que interconecta la HG (9) con Internet habrá un conjunto de encaminadores que tendrán conexión con ambas redes (la basada en fijo, por ejemplo ADSL y la móvil). Then in the transport network that interconnects the HG (9) with the Internet there will be a set of routers that will have connection with both networks (the fixed-based one, for example ADSL and the mobile).
El primer Encaminador que tiene la capacidad de alcanzar la HG a través de la red fija o la móvil se llama Encaminador Común (13). Es sobre todo un encaminador típico con funciones de encaminamiento, conectado ambas redes y que es consciente de que el UE puede ser alcanzable por cualquier camino. No obstante, según una realización particular de la presente invención que es adecuada para ciertas situaciones, puede requerir que el encaminador común (13) gestione retardos de camino. The first Router that has the ability to reach the HG through the fixed or mobile network is called the Common Router (13). It is primarily a typical router with routing functions, connected both networks and is aware that the UE can be reachable by any path. However, according to a particular embodiment of the present invention that is suitable for certain situations, it may require that the common router (13) manage road delays.
Los encaminadores encaminarán los paquetes entrantes y en curso en base a protocolos de encaminamiento estándar usados en la industria. Routers will route incoming and ongoing packets based on standard routing protocols used in the industry.
Los protocolos se pueden dividir en dos categorías: protocolo de encaminamiento distancia-vector y protocolo encaminamiento enlace-estado. Hay muchos ejemplos de protocolos de encaminamiento en la industria. The protocols can be divided into two categories: distance-vector routing protocol and link-state routing protocol. There are many examples of routing protocols in the industry.
Ejemplos de protocolo de encaminamiento distancia-vector son: Examples of distance-vector routing protocol are:
- • •
- Protocolo de Información de Encaminamiento (RIP) Routing Information Protocol (RIP)
- • •
- Protocolo de Encaminamiento de Pasarela Interior (IGRP) Interior Gateway Routing Protocol (IGRP)
- • •
- Protocolo de Encaminamiento de Pasarela Interior Mejorado (EIGRP) Enhanced Interior Gateway Routing Protocol (EIGRP)
Ejemplos de protocolos de encaminamiento enlace-estado son: Examples of link-state routing protocols are:
- • •
- Primer Camino Más Corto Abierto (OSPF) First Shortest Open Path (OSPF)
- • •
- Sistema intermedio a sistema intermedio (IS-IS) Intermediate system to intermediate system (IS-IS)
Comunicación de pasarela local Local Gateway Communication
El procedimiento de comunicación con una dirección IP pública única abarca varios pasos: The communication procedure with a unique public IP address covers several steps:
- --
- En primer lugar la Conexión primaria (por ejemplo basada en ADSL) tiene que ser establecida por la HG. Una vez que esta conexión está establecida, se asigna una dirección IP a la HG. First of all the Primary Connection (for example based on ADSL) has to be established by the HG. Once this connection is established, an IP address is assigned to the HG.
- --
- Después de eso, la HG solicita el establecimiento de un contexto PDP usando esta misma dirección IP como por la TS 29.060-750, sección 7.3.1 del 3GPP. After that, the HG requests the establishment of a PDP context using this same IP address as per TS 29.060-750, section 7.3.1 of the 3GPP.
El texto referido se cita más abajo: The referred text is cited below:
‘Si la MS solicita una dirección PDP dinámica y se permite una dirección PDP dinámica, entonces el campo de Dirección PDP en el elemento de información de Dirección de Usuario Final estará vacío. Si la MS solicita una Dirección PDP estática entonces el campo de Dirección PDP en el elemento de información de Dirección de Usuario Final contendrá la dirección PDP estática. En caso de que las direcciones PDP transportadas en la Dirección de Usuario Final y opcionalmente en el elemento de información de Opción de Configuración de Protocolo contengan información contradictoria, la dirección PDP transportada en el elemento de información de Dirección de Usuario Final toma la precedencia mayor.’ ‘If the MS requests a dynamic PDP address and a dynamic PDP address is allowed, then the PDP Address field in the End User Address information element will be empty. If the MS requests a static PDP Address then the PDP Address field in the End User Address information element will contain the static PDP address. In the event that the PDP addresses transported in the End User Address and optionally in the Protocol Configuration Option information element contain contradictory information, the PDP address transported in the End User Address information element takes the highest precedence. '
La solicitud de activación de contexto PDP contiene diferentes parámetros como el Nombre de Punto de Acceso (APN) y el tipo de dirección. Cuando los parámetros se configuran debidamente, se acepta el contexto PDP. Estas tareas se realizan por la unidad de asignación (7) en la pasarela local (9). The PDP context activation request contains different parameters such as the Access Point Name (APN) and the type of address. When the parameters are properly configured, the PDP context is accepted. These tasks are performed by the allocation unit (7) on the local gateway (9).
El Nodo de Soporte GPRS Pasarela (17) necesita ser configurado teniendo en cuenta que es el grupo de direcciones IP usado por la red DSL. Entonces, se emplea tal información cuando se recibe una activación del contexto PDP de una dirección IP que pertenecen a dicho grupo. La información comprende una indicación de que esta HG particular tiene una conexión doble, el contexto PDP se acepta de esta manera y todos los sistemas (por ejemplo los sistemas de facturación) serán informados en consecuencia. Cuando se establecen ambas conexiones, solamente el(los) encaminador(es) común(es) y la HG se darán cuenta de que hay más de un camino (dos en caso de fijo más móvil) para encaminar los paquetes hacia la dirección IP única, el encaminador común siempre se anunciará a sí mismo al ISP (15) como el siguiente salto para alcanzar el grupo de direcciones IP públicas estáticas desde Internet. El GGSN y el BRAS/BNG no sabe (y no necesita saber) que hay realmente dos conexiones en paralelo hacia la HG. No obstante vale la pena mencionar que los servicios de estado como la tarificación basada en flujo, clasificación heurística y refuerzo de política de uso razonable no serán posibles de usar en el GGSN (17). The GPRS Gateway Support Node (17) needs to be configured considering that it is the group of IP addresses used by the DSL network. Then, such information is used when an activation of the PDP context of an IP address belonging to said group is received. The information includes an indication that this particular HG has a double connection, the PDP context is accepted in this way and all systems (for example billing systems) will be informed accordingly. When both connections are established, only the common router (s) and the HG will realize that there is more than one path (two in case of more mobile landline) to route packets to the unique IP address , the common router will always announce itself to the ISP (15) as the next hop to reach the group of static public IP addresses from the Internet. The GGSN and the BRAS / BNG do not know (and do not need to know) that there are really two connections in parallel to the HG. However, it is worth mentioning that state services such as flow-based charging, heuristic classification and reasonable use policy reinforcement will not be possible to use in the GGSN (17).
Alternativamente, en caso de que se establezca el 3G en primer lugar mientras que la red ADSL no está operativa (por ejemplo debido al ADSL aún no activo o un fallo temporal), el ADSL llega a estar activo, la conexión 3G se libera y el procedimiento se inicia como se explicó antes. Alternatively, if 3G is established first while the ADSL network is not operational (for example due to ADSL not yet active or a temporary failure), the ADSL becomes active, the 3G connection is released and the Procedure starts as explained before.
Control de conexión 3G para casos de congestión 3G connection control for congestion cases
A fin de evitar estados de congestión, la presente invención necesita un mecanismo de control para 3G. Como la conexión 3G está compartida entre muchos otros usuarios, es necesario proporcionar un criterio para decidir cómo compartir el ancho de banda. Una unidad de control (4) es responsable de dichas funciones en la pasarela local (9). In order to avoid congestion states, the present invention needs a control mechanism for 3G. As the 3G connection is shared among many other users, it is necessary to provide a criterion to decide how to share bandwidth. A control unit (4) is responsible for these functions in the local gateway (9).
A modo de ejemplo, consideramos usuarios de ADSL + 3G, que tienen dos conexiones de red mientras que, por otra parte, el resto de los usuarios tienen solamente el 3G activo. Con el objetivo de evitar congestión y proporcionar una buena calidad de servicio a todos los usuarios, será necesario reducir el flujo máximo a los usuarios de ADSL + 3G en la red 3G. As an example, we consider ADSL + 3G users, who have two network connections while, on the other hand, the rest of the users have only active 3G. In order to avoid congestion and provide a good quality of service to all users, it will be necessary to reduce the maximum flow to ADSL + 3G users in the 3G network.
No es complicado identificar a los usuarios de ADSL + 3G (por ejemplo a partir de su gama de direcciones IP dedicadas conocidas). Entonces la Red Central (por ejemplo la PCRF) puede marcar la QoS de este contexto PDP 3G como una de baja prioridad y entonces no afectará al resto de las conexiones 3G “normales”. It is not complicated to identify ADSL + 3G users (for example from their range of known dedicated IP addresses). Then the Central Network (for example the PCRF) can mark the QoS of this 3G PDP context as a low priority one and then it will not affect the rest of the "normal" 3G connections.
Es conocido que las conexiones TCP existentes cuyos paquetes se ejecutan con diferentes retardos variables pueden sufrir una degradación del rendimiento. It is known that existing TCP connections whose packets run with different variable delays can suffer performance degradation.
En la actualidad, la forma en la que el protocolo TCP reconoce normalmente una pérdida de segmento, y por lo tanto requiere una retransmisión, se basa en la medición del Tiempo de Ida y Vuelta (RTT). El RTT se define como el tiempo entre el envío de un segmento TCP y la recepción del reconocimiento correspondiente. Las implementaciones TCP tienen diferentes mecanismos para medir el RTT para una conexión TCP dada, la implementación TCP antigua se basa en una medición de muestra por tamaño de ventana, en este caso cada igual TCP medirá el tiempo entre el envío de un segmento TCP y la recepción del correspondiente reconocimiento desde el otro igual y usará este valor como el RTT para la duración total del tamaño de ventana en curso, no obstante esto conduce muy a menudo a una estimación imprecisa del RTT medio para el tamaño de ventana dado. Currently, the way in which the TCP protocol normally recognizes a segment loss, and therefore requires retransmission, is based on the Round Trip Time (RTT) measurement. The RTT is defined as the time between sending a TCP segment and receiving the corresponding acknowledgment. TCP implementations have different mechanisms to measure the RTT for a given TCP connection, the old TCP implementation is based on a sample measurement per window size, in this case each equal TCP will measure the time between sending a TCP segment and the receiving the corresponding recognition from the other equal and will use this value as the RTT for the total duration of the current window size, however this very often leads to an inaccurate estimate of the average RTT for the given window size.
Una implementación avanzada usa la opción de TCP de sello de tiempo para medir el RTT de manera más precisa. En este caso el igual TCP remitente añadirá el sello de tiempo actual a los segmentos TCP antes de enviarlos al igual de destino, y cuando el igual de destino reconoce la recepción de cada uno de estos elementos, solamente necesitará reflejar el sello de tiempo correspondiente de vuelta al igual fuente en el segmento de reconocimiento, de manera que en el igual fuente una simple resta entre el tiempo actual y el sello de tiempo reflejado revelará el RTT para cada segmento TCP. Entonces el igual fuente puede tener valores de RTT actualizados y precisos para la conexión RTT. An advanced implementation uses the time stamp TCP option to measure RTT more accurately. In this case the sending TCP equal will add the current time stamp to the TCP segments before sending them to the destination equal, and when the destination equal recognizes the reception of each of these elements, it will only need to reflect the corresponding time stamp of Return to the same source in the recognition segment, so that in the same source a simple subtraction between the current time and the reflected time stamp will reveal the RTT for each TCP segment. Then the same source can have updated and accurate RTT values for the RTT connection.
Cuando se usan redes diferentes (por ejemplo 3G y ADSL, o LTE y ADSL o incluso 3G y LTE) simultáneamente como redes de acceso y TCP como protocolo de transporte, es muy probable que ocurra que un igual TCP (o bien en el lado del cliente o bien en el del servidor) mida el RTT basado en el retardo de enlace de acceso más rápido (por ejemplo el ADSL), esto ocurrirá si un segmento TCP y su reconocimiento siguen el mismo camino rápido (ADSL), la probabilidad de que esto ocurra es del 25% en un entorno aleatorio. When different networks (for example 3G and ADSL, or LTE and ADSL or even 3G and LTE) are used simultaneously as access networks and TCP as transport protocol, it is very likely that an equal TCP (or on the side of the client or server) measure the RTT based on the fastest access link delay (for example the ADSL), this will occur if a TCP segment and its recognition follow the same fast path (ADSL), the probability that This happens is 25% in a random environment.
Nos referimos al RTT medido en este caso como RTT A. En un caso menos crítico pero más probable, un igual TCP (o bien en el lado cliente o bien en el del servidor) mide el RTT en base a una combinación de los retardos de enlaces rápido y lento, esto ocurrirá si un segmento TCP y su reconocimiento siguen los caminos opuestos (ADSL y 3G), la probabilidad de que esto ocurra es del 50% en un entorno aleatorio. Nos referimos al RTT medido en este caso como RTT B. We refer to the RTT measured in this case as RTT A. In a less critical but more likely case, an equal TCP (either on the client side or on the server side) measures the RTT based on a combination of the delays of Fast and slow links, this will happen if a TCP segment and its recognition follow the opposite paths (ADSL and 3G), the probability of this happening is 50% in a random environment. We refer to the RTT measured in this case as RTT B.
Cuando se usa el RTT A, los segmentos TCP que atraviesan el enlace de acceso más lento (3G) se podrían considerar erróneamente perdidos por el igual de recepción, por la razón de que lleva más tiempo que el RTT A enviar un segmento TCP y recibir su reconocimiento cuando se usa el enlace más lento en cualquiera de las dos o ambas direcciones, esto ocurrirá en el 75% de los casos. Cuando se usa el RTT B, solamente los reconocimientos TCP que atraviesan el enlace de acceso más lento (3G), mientras que el segmento TCP ‘reconocido’ ha atravesado también el enlace de acceso más lento (3G) se podrían considerar erróneamente perdidos por el igual de recepción, por la razón de que lleva más tiempo que el RTT B enviar un segmento TCP y recibir su reconocimiento, ambos sobre el enlace más lento, esto ocurrirá en el 25% de los casos. When RTT A is used, TCP segments that cross the slowest access link (3G) could be mistakenly lost by the receiving equal, for the reason that it takes longer than RTT to send a TCP segment and receive its recognition when the slowest link is used in either or both directions, this will occur in 75% of cases. When RTT B is used, only TCP acknowledgments that traverse the slowest access link (3G), while the 'recognized' TCP segment has also traversed the slowest access link (3G) could be considered erroneously lost by the Likewise, for the reason that it takes longer than RTT B to send a TCP segment and receive recognition, both on the slowest link, this will occur in 25% of cases.
Los escenarios anteriores provocarán una probabilidad de 0,25*0,75 + 0,5*0,25 = 31,25% de retransmisiones TCP e, incluso peor, reducciones drásticas del tamaño de la ventana de congestión que afectarán negativamente al flujo máximo extremo a extremo. The above scenarios will cause a probability of 0.25 * 0.75 + 0.5 * 0.25 = 31.25% of TCP retransmissions and, even worse, drastic reductions in the size of the congestion window that will adversely affect the maximum flow end to end
A fin de hacer frente a estos escenarios, se propone una unidad de detección (5) incluida en el módulo de control (4) para manejar diferentes retardos que pueden ocurrir según los dos caminos que siguen los paquetes de datos. La unidad de detección (5) citada requiere una función que implementa dos modos de operación a fin de ecualizar los retardos experimentados por los paquetes cuando se va a través de las diferentes redes. In order to deal with these scenarios, a detection unit (5) included in the control module (4) is proposed to handle different delays that may occur according to the two paths that the data packets follow. The aforementioned detection unit (5) requires a function that implements two modes of operation in order to equalize the delays experienced by the packets when going through the different networks.
Los retardos requieren ser ecualizados si la diferencia del RTT medio entre las dos redes es mayor que un umbral configurable “X”. Este puede servir como un evento para desencadenar las acciones realizadas por la función. The delays need to be equalized if the difference in the average RTT between the two networks is greater than a configurable threshold "X". This can serve as an event to trigger the actions performed by the function.
La función se asigna en la unidad de detección (5) de la HG o en el encaminador IP común. Ver las Figuras 1 y 3. The function is assigned in the detection unit (5) of the HG or in the common IP router. See Figures 1 and 3.
La función implementa dos modos de ecualizadores de retardo: The function implements two modes of delay equalizers:
1) Retardos artificiales a ser introducidos o bien en la HG o bien en el Encaminador Común: 1) Artificial delays to be introduced either in the HG or in the Common Router:
La pasarela local recibiría/enviaría paquetes a través de cada una de las redes. La pasarela local en cada contexto PDP configurada sobre la radio puede evaluar el RTT de ADSL y de la Red Móvil enviando una serie de pings. The local gateway would receive / send packets through each of the networks. The local gateway in each PDP context configured on the radio can evaluate the RTT of ADSL and the Mobile Network by sending a series of pings.
Si la diferencia de retardo medida es mayor que “X”, la pasarela local encolará los paquetes derivando desde la red con RTT menor (Red Rápida) a fin de introducir un retardo artificial y ecualizar el RTT medio visto por los clientes TCP o UDP. If the measured delay difference is greater than "X", the local gateway will link the packets by drifting from the network with less RTT (Fast Network) in order to introduce an artificial delay and equalize the average RTT seen by TCP or UDP clients.
Para cada conexión de pasarela local, se debería llevar a cabo una valoración del RTT y añadir un retardo artificial si es necesario. A fin de evitar una degradación del rendimiento y congestión, una unidad de regulación (6) controla el flujo de datos sobre cada camino. For each local gateway connection, an RTT assessment should be carried out and an artificial delay added if necessary. In order to avoid a degradation of performance and congestion, a regulation unit (6) controls the flow of data on each path.
Se puede establecer un conjunto de criterios a fin de evaluar la oportunidad de mantener activo el retardo artificial: A set of criteria can be established to assess the opportunity to keep artificial retardation active:
- • •
- Un criterio es mantener un retardo artificial continuo, con una revaloración periódica (por ejemplo dos veces al día) del retardo adecuado. One criterion is to maintain a continuous artificial delay, with a periodic revaluation (for example twice a day) of the appropriate delay.
- • •
- Otro criterio se basa en un retardo artificial con ajustes: Another criterion is based on an artificial delay with adjustments:
El retardo artificial se mantendrá siempre que el flujo máximo del enlace descendente o del enlace ascendente de la red con el mayor RTT (llamada Red Lenta) contribuya significativamente al flujo máximo total logrado en el enlace descendente o en el enlace ascendente por la pasarela local. The artificial delay shall be maintained provided that the maximum downlink or uplink network flow with the highest RTT (called Slow Network) contributes significantly to the maximum total flow achieved in the downlink or uplink through the local gateway.
Cada “Z” segundos la pasarela local mide el flujo máximo en curso y compara el porcentaje de flujo máximo transportado por la Red Lenta hacía un umbral de enlace descendente y/o uno de enlace ascendente Y_DL e Y_UL. Every “Z” seconds the local gateway measures the maximum current flow and compares the percentage of maximum flow transported by the Slow Network to a downlink threshold and / or an uplink threshold Y_DL and Y_UL.
Si el porcentaje es menor que Y_DL e Y_UL, y si la Red Móvil es la Red Lenta, se terminará la corrección sobre la Red Móvil. If the percentage is less than Y_DL and Y_UL, and if the Mobile Network is the Slow Network, the correction over the Mobile Network will be terminated.
Señalar que el mecanismo mencionado anteriormente para ecualización de retardo se puede ejecutar en el Encaminador IP Común. En este caso solamente se necesita tener la función en uno de los equipos (HG o encaminador común). Note that the mechanism mentioned above for delay equalization can be executed on the Common IP Router. In this case, it is only necessary to have the function on one of the devices (HG or common router).
2) Reconocimiento TCP a través del camino opuesto 2) TCP recognition through the opposite path
A fin de ecualizar la diferencia en el retardo entre ADSL y 3G, cada segmento de reconocimiento TCP es forzado a seguir el camino opuesto comparado con el segmento TCP ‘reconocido’ correspondiente. Haciendo esto, se asegura que el retardo RTT medido (y el real) es siempre una combinación del retardo de enlace lento y rápido. In order to equalize the difference in delay between ADSL and 3G, each TCP recognition segment is forced to follow the opposite path compared to the corresponding ‘recognized’ TCP segment. By doing this, it is ensured that the measured RTT delay (and the actual one) is always a combination of the slow and fast link delay.
Este modo requiere que el encaminador IP común (13) realice el seguimiento de cada número de secuencia de segmento TCP de enlace ascendente y asegure que el segmento de reconocimiento de enlace descendente correspondiente se encaminara a la red de acceso opuesta, comparado con el segmento de enlace ascendente. This mode requires the common IP router (13) to track each uplink TCP segment sequence number and ensure that the corresponding downlink recognition segment is routed to the opposite access network, compared to the segment of uplink
La pasarela local también necesita realizar el seguimiento de cada número de secuencia de segmento TCP de enlace descendente y asegurar que el segmento de reconocimiento de enlace ascendente correspondiente se encaminara a la red de acceso opuesta, comparado con el segmento de enlace descendente. The local gateway also needs to track each downlink TCP segment sequence number and ensure that the corresponding uplink recognition segment is routed to the opposite access network, compared to the downlink segment.
Por lo tanto, esta segunda opción necesita implementación tanto en el encaminador IP común (13) como en la HG (9). En esta última, se lleva a cabo por medio de la unidad de regulación (6). Therefore, this second option needs implementation in both the common IP router (13) and the HG (9). In the latter, it is carried out by means of the regulation unit (6).
Es bien conocido que se usan frecuentemente abreviaturas y acrónimos en el campo de la telefonía móvil. Más abajo está un glosario de acrónimos/términos usados en toda la presente especificación: 3GPP El Proyecto de Cooperación de 3ª Generación ADSL Línea de Abonado Digital Asimétrica BNG Pasarela de Red de Banda Ancha BRAS Servidor de Acceso Remoto de Banda Ancha DSL Línea de Abonado Digital GERAN Red de Acceso Radio EDGE GSM GPRS Servicio General de Radio por Paquetes GGSN Nodo de Soporte/Servicio GPRS Pasarela MS Estación Móvil OSPF Primer Camino Más Corto Abierto PCRF Función de Reglas de Política y Tarificación PDP Protocolo de Datos por Paquetes IP Protocolo de Internet RTT Tiempo de Ida y Vuelta SIM Módulo de Identidad de Abonado TCP Protocolo de Control de Transmisión UICC Tarjeta Universal de Circuito Integrado UTRAN Red de Acceso Radio Terrestre UMTS Lista de números de referencia It is well known that abbreviations and acronyms are frequently used in the field of mobile telephony. Below is a glossary of acronyms / terms used throughout this specification: 3GPP The ADSL 3rd Generation Cooperation Project BNG Asymmetric Digital Subscriber Line BRAS Broadband Network Gateway DSL Broadband Remote Access Server Digital Subscriber Line GERAN Access Network Radio EDGE GSM GPRS General GGSN Packet Radio Service Support Node / GPRS Service MS Gateway OSPF Mobile Station First Shortest Open Road PCRF Policy and Charging Rules Function PDP Data Protocol for IP Packages RTT Internet Protocol Roundtrip Time SIM Subscriber Identity Module TCP UICC Transmission Control Protocol UTRAN Universal Integrated Circuit Card UMTS Terrestrial Radio Access Network List of reference numbers
- 1 one
- Módulo de comunicación cableado. Wired communication module.
- 2 2
- Módulo de comunicación radio. Radio communication module
- 3 3
- Medios de agregación. Means of aggregation.
- 4 4
- Módulo de control. Control module.
- 5 5
- Unidad de medición de retardo. Delay measurement unit.
- 6 6
- Controlador de flujo de datos y congestión. Data flow and congestion controller.
- 7 7
- Unidad de asignación. Assignment Unit
- 8 8
- Unidad de intercambio de datos. Data exchange unit.
- 9 9
- Dispositivo de pasarela. Gateway device.
- 10 10
- Equipo de usuario. User equipment
- 11 eleven
- Red ADSL. ADSL network.
- 12 12
- Red móvil. Mobile Network.
- 13 13
- Encaminador común. Common router.
- 14 14
- Nodo B. Node B.
- 15 fifteen
- Red de empresa. Company Network
- 8 8
- 16 16
- Internet. Internet.
- 17 17
- GGSN GGSN
- 18 18
- HLR Hlr
- 19 19
- MSC MSC
- 5 5
- 20 RNC twenty RNC
- 21 twenty-one
- PCU PCU
- 22 22
- Red radio UMTS UMTS radio network
- 23 2. 3
- Red radio GSM GSM radio network
- 10 10
Claims (15)
- --
- medios de agregación (3) que comprenden: aggregation means (3) comprising:
- 2. 2.
- El dispositivo de pasarela según la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende 15 - un módulo de control (4) que comprende The gateway device according to claim 1, characterized in that it further comprises 15 - a control module (4) comprising
- 3. 3.
- El dispositivo de pasarela según la reivindicación 1 o 2, en donde al menos la red primaria es una red cableada 20 basada en una tecnología seleccionada de: The gateway device according to claim 1 or 2, wherein at least the primary network is a wired network 20 based on a technology selected from:
- --
- xDSL, xDSL,
- --
- ADSL, ADSL,
- --
- VDSL, VDSL,
- --
- Fibra; 25 y la red de telecomunicaciones móviles está basada en una tecnología seleccionada de: Fiber; 25 and the mobile telecommunications network is based on a technology selected from:
- --
- UMTS, UMTS,
- --
- GSM, GSM,
- --
- LTE basada en FDD, LTE based on FDD,
- --
- LTE basada en TDD, 30 - LTE Avanzada. LTE based on TDD, 30 - Advanced LTE.
- --
- carga de cada red, 35 y combinaciones de los mismos. load of each network, 35 and combinations thereof.
- --
- establecer una primera conexión a la red primaria a fin de obtener una dirección IP para comunicar con dicha establish a first connection to the primary network in order to obtain an IP address to communicate with said
- --
- establecer al menos una conexión secundaria que tiene una dirección IP idéntica a la conexión primaria, dicha conexión secundaria que es una conexión sobre la red secundaria, usando la dirección IP obtenida a partir de la conexión de red primaria; y establish at least one secondary connection having an IP address identical to the primary connection, said secondary connection which is a connection over the secondary network, using the IP address obtained from the primary network connection; Y
- --
- configurar la red primaria y la red secundaria para permitir el intercambio de tráfico de datos sobre las redes 5 primaria y secundaria simultáneamente. configure the primary network and the secondary network to allow the exchange of data traffic over the primary and secondary networks 5 simultaneously.
- --
- regular el tráfico de datos sobre las redes, mediante una implementación de un mecanismo de ecualización de 10 retardo, a fin de evitar una degradación del rendimiento. regulate data traffic over networks, through an implementation of a 10-delay equalization mechanism, in order to avoid performance degradation.
- --
- activar el contexto PDP mediante la red radio móvil en dependencia de una información previa a fin de obtener 15 una dirección IP válida para al menos una conexión radio. activate the PDP context via the mobile radio network in dependence on previous information in order to obtain a valid IP address for at least one radio connection.
- --
- xDSL, xDSL,
- --
- ADSL (11), ADSL (11),
- --
- UMTS (22), UMTS (22),
- --
- GSM (23), GSM (23),
- --
- LTE basada en FDD, 25 - LTE basada en TDD, LTE based on FDD, 25 - LTE based on TDD,
- --
- enviar paquetes y recibir reconocimientos de dichos paquetes sobre la red cableada a fin de estimar un RTT 30 medio (RTT A) para dicha red, send packets and receive acknowledgments of said packets over the wired network in order to estimate an average RTT 30 (RTT A) for that network,
- --
- enviar paquetes y recibir reconocimientos de dichos paquetes sobre al menos una red radio móvil a fin de estimar un RTT medio (RTT B), send packets and receive acknowledgments of said packets over at least one mobile radio network in order to estimate an average RTT (RTT B),
- --
- medir la diferencia de RTT medio entre la cableada y cada una de las redes radio móvil para desencadenar, en dependencia de un umbral de seguridad configurable (X), un mecanismo adecuado de ecualización de retardo measure the difference in average RTT between the wired and each of the mobile radio networks to trigger, depending on a configurable safety threshold (X), a suitable delay equalization mechanism
- --
- producir un retardo artificial encolando los paquetes desde la red que tiene un RTT menor, y entregando produce an artificial delay by gluing the packets from the network that has a lower RTT, and delivering
- --
- establecer, para los canales de enlace ascendente y enlace descendente de la red que tiene el mayor RTT, un 45 umbral de contribución (Y_DL, Y_UL) que representa un porcentaje del flujo máximo con respecto al flujo máximo total, establish, for the uplink and downlink channels of the network having the highest RTT, a contribution threshold (Y_DL, Y_UL) representing a percentage of the maximum flow with respect to the total maximum flow,
- --
- estimar periódicamente el flujo máximo para los canales de enlace descendente y de enlace ascendente y comparar con su umbral de flujo máximo respectivo (Y_DL, Y_UL) a fin de determinar si se alcanza una contribución significativa para al menos uno de los canales, y periodically estimate the maximum flow for the downlink and uplink channels and compare with their respective maximum flow threshold (Y_DL, Y_UL) in order to determine whether a significant contribution is achieved for at least one of the channels, and
- --
- liberar una conexión a la red que tiene el RTT mayor a condición de que, para sus canales de enlace release a connection to the network that has the largest RTT provided that, for its link channels
- --
- enviar paquetes mediante el dispositivo de pasarela (9) sobre la red del menor RTT y recibir reconocimientos de dichos paquetes mediante el encaminador común sobre la red del mayor RTT y enviar paquetes mediante el dispositivo de pasarela (9) sobre la red del mayor RTT y recibir reconocimientos de dichos paquetes mediante el encaminador común sobre la red del menor RTT a fin de lograr en media un RTT similar para todos los paquetes. send packets via the gateway device (9) over the network of the minor RTT and receive acknowledgments of said packets via the common router over the network of the largest RTT and send packets via the gateway device (9) over the network of the largest RTT and receive acknowledgments of said packets through the common router on the network of the lowest RTT in order to achieve on average a similar RTT for all packets.
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